Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Совершенствование экологических показателей дизеля на основе термохимического преобразования топлива в одном из его цилиндров

Диссертация: Совершенствование экологических показателей дизеля на основе термохимического преобразования топлива в одном из его цилиндров
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Значительное число известных методов улучшения процесса сгорания основано на предположении неизменности характеристик топлива, участвующего в этом процессе, и химизма (кинетики) его окисления. Однако за последние годы наметилась тенденция к поиску новых нетрадиционных путей подхода к решению проблемы на основе метода, предусматривающего известную трансформацию характеристик топлива… Читать ещё >

Содержание

  • Перечень условных обозначений
  • Глава 1. ПРОДУКТЫ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТОПЛИВА КАК ЭФФЕКТИВНОЕ СРЕДСТВО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ (аналитический обзор литературных источников)
    • 1. 1. Анализ возможности улучшения эколого — экономических показателей дизеля за счет использования добавок водородосодержащих продуктов синтеза углеводородного топлива
    • 1. 2. Способы получения (синтезирования) водородосодержащих продуктов из моторных топлив
    • 1. 3. Качественный состав продуктов термохимической конверсии углеводородных топлив

Совершенствование экологических показателей дизеля на основе термохимического преобразования топлива в одном из его цилиндров (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Защита окружающей среды и рациональное использование топливоно-энергетических ресурсов являются важнейшими мировыми проблемами. Одним из всё более и более опасных источников загрязнения природной среды становятся двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Ежегодно с отработавшими газами (ОГ) двигателей в атмосферу поступает более 10 миллионов тонн загрязняющих веществ. В большинстве стран проблема снижения выбросов с ОГ ДВС в настоящее время возросла до уровня неотложных социально-экономических проблем. Одновременно с этим по-прежнему остается актуальной проблема' снижения эксплуатационного расхода топлива установок с ДВС.

Общепризнано, что одним из радикальных направлений в решении указанных проблем является дизелизация. Мировой опыт эксплуатации дизелей показывает, что основными токсическими. компонентами ОГ этих двигателей являются оксиды азота, сажа.

Топливная экономичность и токсичность ОГ дизелей в условиях эксплуатации изначально определяется совершенством их КОНСТРУКЦИИ. При этом одним из основных путей решения проблем экономии топлива и снижения выбросов с ОГ токсичных продуктов сгорания является совершенствование процесса сгорания.

Значительное число известных методов улучшения процесса сгорания основано на предположении неизменности характеристик топлива, участвующего в этом процессе, и химизма (кинетики) его окисления. Однако за последние годы наметилась тенденция к поиску новых нетрадиционных путей подхода к решению проблемы на основе метода, предусматривающего известную трансформацию характеристик топлива, а следовательно, и процесса его сгорания в дизеле, а также влияние на кинетический механизм окисления 8 за счет повышения реакционной способности углеводородно — воздушной среды путем введения в нее реакционно активных компонентов, имеющих более низкую энергию активации в реакциях окисления углеводородов. Одним из возможных путей активации (промотирования) процесса сгорания топлива в камере сгорания (КС) дизеля с целью более полного превращения его химической энергии в полезную работу дизельного цикла и снижения содержания вредных веществ в продуктах сгорания является предварительная термохимическая переработка (газификация) топлива с последующим использованием этих продуктов в качестве активирующих добавок к основному заряду.

Начиная с начала 80-х годов в мировой исследовательской практике отмечается определенный интерес к решению проблемы токсичности и экономичности ДВС, в частности, дизелей именно этим путем. В России работы по этому направлению проводятся в МГТУ им. Н. Э. Баумана, НИКТИД, РУДН и др. организациях' и научно-исследовательских центрах. К сожалению, по достигнутому уровню все эти работы до настоящего времени еще не вышли из стадии поисково-опытных разработок, а многие аспекты исследуемой проблемы не нашли своего рационального решения.

Настоящая работа посвящена исследованию возможностей дальнейшего совершенствования рабочих процессов дизеля путем использования активных (водородосодержащих) продуктов термохимического преобразования топлива, а также изучению условий оптимального функционирования конверсионной системы с учетом требований рациональной организации рабочего процесса дизеля по показателям токсичности, топливной экономичности.

Диссертационная работа выполнена на основе совместных исследований, проведенных в НИКТИД и РУДН, в которых автор принимал непосредственное участие. 9.

На защиту выносятся:

•разработанный в ходе исследования усовершенствованный способ организации рабочего процесса дизеля на основе предварительного термохимического преобразования моторного топлива в реакционно активные продукты внутри рабочего пространства одного из цилиндров двигателя;

• расчетно-аналитический метод определения необходимого соотношения масс окислительной среды и дизельного топлива для организации конверсионного процесса в реакторном цилиндре двигателя;

• методика расчета равновесного состава продуктов термохимического преобразования дизельного топлива в реакторном цилиндре;

• расчетно-аналитическое обоснование условий достижения эффективной работы дизель-реакторной установки по показателям токсичности и экономичности;

• рекомендации по организации рабочего процесса дизеля Д-144 с улучшенными экологическими показателями при работе одного из его цилиндров в режиме термохимического реактора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Обоснованы принципиальная возможность и условия осуществления процесса термохимического преобразования (конверсии) топлива и предложено техническое, решение для его реализации в одном из цилиндров дизеля.

2. Предложена методика расчета равновесного состава конечных продук 110 тов термохимического преобразования дизельного топлива применительно к условиям реакторного цилиндра с учетом состава исходной окислительной среды. Установлено, что реакции преобразования углеводородов топлива в окислительной среде отработавших газов протекают по сложному кинетическому механизму, в котором в качестве реагентов принимают участие не только остаточный кислород, но и С02 и пары воды, что в совокупности обуславливает повышенное содержание водорода в конверсионных продуктах по сравнению с его выходом в реакциях неполного окисления углеводородов в кислородно-воздушной среде.

3. Установлены оптимальные соотношения масс окислительной среды и дизельного топлива для организации эффективного (по выходу водорода) конверсионного процесса в реакторном цилиндре. Наибольший выход конверсионного водорода обеспечивается при значениях коэффициента избытка окислителя в реакционной среде 0,75.,.0,9- уменьшение величины этого коэффициента ниже 0,7 приводит к резкому падению температуры в реакторном цилиндре и прекращению конверсионного процесса как такового.

4. Проведена оценка уровня энергетических потерь вследствие перевода цилиндра на работу в режим термохимического реактора, величина которых, в частности, зависит от соотношения объема реакторного цилиндра и общего рабочего объема всех цилиндров двигателя и снижается с ростом последнего. Для исследованной энергетической установки, созданной на базе дизеля Д-144 и имеющей указанное соотношение, равное 0,25, потери мощности в зависимости от режима составляют 6. 12% по сравнению с базовым ДВС.

5. Обоснованы рациональные условия функционирования дизель-реакторных установок на основе предложенного метода, при которых достигается улучшение их экологических показателей. Для установки, созданной на базе дизеля Д-144, обеспечивается получение следующих положительных изменений по дизельным цилиндрам: снижение выбросов с ОГ оксидов азота на 32%, сажи — на 20%, а для установки в целом: снижение комплексного показателя токсичности на 28%. Наиболее высокие эколого-экономические пока.

Ill затели могут быть получены на дизель-реакторных установках при условии, когда массовая доля добавляемых к воздушному заряду дизельных цилиндров продуктов конверсии соответствует 0,05,.0,15 и при обеспечении замкнутого контура их обмена между реакторным и рабочими цилиндрами, что на практике мажет быть реализовано (без переделки реакторного цилиндра на меньший рабочий объем) при использовании для их. создания двигателей с числом цилиндров более 6.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И. Я., Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. -М.: Транспорт, 1986. 176 с.
  2. Р.Б., Раменская Е. С., Жно И.К. Сжигание жидкого топлива в промышленных установках. М.: Металлургия, 1966, -с.373.
  3. Р.Б., Цирульников Л. Д. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив. JL: Недра, 1984. -с.238.
  4. B.C. Новые процессы газификации твердого топлива. -М.: Недра, 1976.-с. 254.
  5. .С., Соляков В. Н. Энергетическое топливо. -М: Энергия, 1980.-c.168.
  6. JI.A., Найденов Б. Ф. Технико-экономические основы применения местных видов топлива на транспорте. -М.: Минкомхоз, 1948. -с. 74.
  7. И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. -М: ГНТЦ, 1962. 172 с.
  8. А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977.-с.320.
  9. И.В. Двигатели внутреннего сгорания. -М.:Транспорт, 1956. -с. 406.
  10. P.C., Овчинский Б. В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. -с. 215.
  11. Ю.Ф., Редзюк A.M. Повышение экономичности и снижение токсичности многоцилиндровых дизелей. // Двигателестроение. -1982. -№ И.-с. 3−5.
  12. В. Н. Тавгер М.Д. Талантов A.B. Исследование влияния активных частиц на основные характеристики горения в турбулентном потоке.. Известия ВУЗов. Авиационная техника. -1980. № 3. -с.37- 41.
  13. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС. Алгоритмы прикладных программ/ P.M. Петриченко, С. А. Батурин и др. JI.: Машиностроение, 1989.-с.328.
  14. И.Л., Садовников П. Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.: АН СССР, 1974. -с.148.
  15. В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. -М.: Ма шиностроение, 1989. 159 с.
  16. В.М. Парогазовые процессы и их применение в народном хозяйстве.-М. Наука, 1970, -с.320с.
  17. Д.П. Интенсификация процессов пиролиза. -Киев: Техника, 1987.-с. 192.
  18. H.A., Аникин С. А., Фомин В. М. Перспективы использования продуктов термохимической конверсии углеводородных топлив в транспортных дизелях// Двигатель -97: Материалы междунар. Н.-т.конфер. М.: МГТУ, 1997.-е. 114−115.
  19. В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакий. М.: Химия, 1989. -с.519.
  20. .В. Основы теории горения и газификации топлив. М.: Изд. АН СССР, 1958. -с.380.
  21. М.Г. Ускорение технического прогресса в двигателестроении -одно из важнейших направлений развития народного хозяйст-ва//Двигателестроение. -1980. № 3. с. 3 — 5.
  22. В. Н. Бринов А.Е. Особенности неполного сжигания топли-ва//Газовая промышленость. -1982. № 11. -с. 28- 31.
  23. В.Н., Никитин Е. Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. -М.: Наука, 1974. -с.558.
  24. С.М., Басевич В. Н. Промотирование горения распыленного то114пливаУ/ Физика грения и взрыва. -1977. -№. С 275- 237.
  25. О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдения. М.: Наука, 1970.-с. 140.
  26. В.МФ., Фомин В. М., Шиале Висенте ГТ.Ш. Применение био-топлив в дизелях // Проблемы конструирования двигателей: Сб. На-учн. Трудов. -М: Изд-во НАМИ, 1998. -с. 188−193.
  27. В.П. Топливо и его сжигание. М.: Металлургиздат, 1959, -с.398.
  28. В.Н., Каширский В. Г. Исследование окислительной конверсии природного газа в циклонном реакторе// Газовая промышленость. -1974.-№ 4.-с46−49.
  29. Н.В., Шурыгин А. П. Введение в теорию горения и газификации топлива// Изв. АнСССР. -1982. -с. 81- 92.
  30. Е.А. Определение продолжительности процесса сгорания с учетом особенностей дифференциальной характеристики выгорания топлива в дизелях.// Двигателестроение. -1990. -№ 10. -с. 9−11.
  31. В. А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. -М.: Агропромиздат, 1991. 208 с.
  32. Р. В., Ерохов В. И., Беляев В. Б. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. -М.: Транспорт, 1982. -200с.
  33. Л.Е., Румянцев В. В. Обсуждение проблемы применения водорода на транспорте// Двигателестроение. -1984. № 6 с. 54 -55.
  34. Д.Д., Вагнер В. А. Осуществление присадок водорода к топилву и их влияние на показатели работы двигателя// Двигателестроение. 1985. -№ 2. -с.53 -56.
  35. А.И. Применение водорода для автомобилльных двигателей. Киев: Науково Думка, 1984. -с. 143.
  36. Л.Е., Румянцев В. В., Шабанов А. Ю. Особености тепловеде-ния и рабочего процесса дизеля, работающего с добавквми водорода// Двигателестроение. -1983. -№ 9 -с. 7- 9.
  37. Ю.Л. Перспективы использования ДВС с газогенераторными установками на твердых топливах// Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тр. Научн.-практ. Семинара. Владимир, 1997. -с.93- 94.
  38. Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углевододов. -М.: Химия, 1970. -с.224.
  39. В.З., Ховах М. С. Исследование влияния присадок к топливу на процесс образования и сгорания сажи в цилиндре дизеля. / Сб. Докладов 2-го симпозиума СЭВ -М.: НИИавтопром, 1971. -с.49- 52.
  40. Д.Д., Дудкин В. И., Батурин С. А. Участие сажи в рабочем цикле дизеля и индикаторный к.п.д.// Двигателестроение. -1983. -№ 3. -с. 53- 56.
  41. В.Г. Методы повышения эффективности использования топлива в технологических процессах// Теплофизика и теплотехника. -1977. -№ 37. с. 44−47.
  42. В.Г., Кривоконь A.A. Совершенствование превращения топливной энергии в двигателях внутреннего сгорания// Вестник УкрАН. -1985.-№ 2-с. 63−67.
  43. В.Г., Кривоконь A.A. Повышение экономичности двигателя внутреннего сгорания путем конверсии топлива в продуктах сгорания// Промышленная теплотехиника. -Т.7. -№ 5. -с. 88- 92.
  44. В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Машиностроение, 1979.- 559 с.
  45. Г. Л. Возможности повышения топливной экономичности двигателей при регулировании мощности отключением цилиндров// Двигателестроение. -1986. -№ 11. -с. 38- 40.
  46. A.C. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машностроение, 1983. -с. 375.
  47. P.M., Осносовский В. В. Рабочие процессы поршневых машин. Л.: Машиностроение, 1972. 167 с.
  48. В.Ф., Носков Н. И., Петренко JI.A. Исследование условий для организации предварительной термохимической подготовки топлива в цилиндрах дизелей с цельию улучшения их топливной экономичности //Двигателестроение. -1991. -№ 1. -с.42−44.
  49. В.Ф., Носков Н. И., Петренко JI.A. Эффективность использования предварительной термохимической подготовки топлива в системах питания дизелей// Двигателестроение. -1990. № 6. -с. 31 -32.
  50. H.H., Фомин В. М., Иващенко H.A. Улучшение экологических показателей дизеля применением присадки к топливу продуктов его термохимической переработки// Двигатель -97: Материалы междунар. Н-т. Конфер. М.:МГТУ, 1997.-е 115- 116.
  51. Г. М., Лебедев В. И. Химическая кинетика и катализ. М.: МГУ, 1989. -с.234.
  52. В.Н. Теплотехнические измерения и приборы. М. Энергия, 1978.-е. 703.
  53. В.Н. О химических превращениях в углеводороных топливах при сгорании в дизелях.// Двигателестроение. 1990. -№ 2. -с. 58- 59.
  54. Перевод двигателей внутреннего сгорания на газообразное топливо. -М.: Машгиз, 1948. -с. 240 // Труды МВТУ.
  55. К. А. Газогенераторные автомобили ГАЗ-42 и ЗИС-21. -М.: Наркомхоз РСФСР, 1942. -с. 103.
  56. В.Ф., Носков Н. И., Петренко Л. А. Эффективность использования предварительной термохимической подготовки топлива в системах питания дизеля// Двигателестроение. -1990. -с. 31- 32
  57. Руководство по устройству, изготовлению оборудования и технике безопасности газогенераторных станций. -М.: Гостоптехиздат, 1949. -с. 92.
  58. Н.Э. Газогенераторы. М: ГОНТИ, 1959. -с. 422.
  59. В.И. Малотоксичные дизели. -Д.: Машиностроение, 1982. 128 с.
  60. Е.В. Анализ процесса тепловыделения в дизеле при добавках конвертированного топлива.// Тепло- и массобменные аппараты. -Киев. 1998. -с.95−98.
  61. А.Л. Термодинамика высокотемпературных процессов. Справочник. М.: Металлургия, 1985. -с.568.
  62. В.А., Батурин С. А., Румянцев В. В. Опыт применения присадок пароводородной смеси в транспортном дизеле// Двигателе-строение. -1982. -№ 2 -с. 41 44.
  63. Семенов М. В. Исследование газогенераторной установки мощностью 8 кВт в лаборатории ДВС ГМТУ// Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тр. Научн.-практ. Семинар. Владимир, 1997. -с. 105- 106
  64. Д.П. Интенсификация процессов пиролиза. -Киев: Техника, 1987.-с. 192.
  65. H.H. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Наука, 1970. -с207.
  66. Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. Д.: Машино-стрение, 1972. с. 224.
  67. A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М.: АН СССР, 1960.-427 с.
  68. Ф.В., Арсенов Е. Е. Перспективные топлива дла автомобилей. М. Транспорт, 1989.-151 с.
  69. М.Д., Груздев В. Н., Талантов A.B. Влияние активных частиц на процессы горения.// Электрофизика горения. -1979. с.45- 48.
  70. Д.П. Интенсификация процессов прролиза. -Киев: Техника, 1987.-с188.
  71. Устройство для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания// ФРГ № 491 238, МКИ Г 02 М 27/02. -Сименс. -Опубл. 06.02.76
  72. В.М., Савастенко A.A., Реда Надер Ф. Экспериментальное изучение влияния добавок к топливу продуктов его плазмохимической переработки на сажесодержание ОГ дизеля.// Вестник РУДН. Тепловые двигатели. -1996. -№ 3. -с. 16−19.
  73. В.М., Ермололович И. В. Влияние антидымной присадки к топливу на экономические показатели дизеля// Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1996. -№ 3. -с 16 19.
  74. В.М., Ермолович И. В., Халиль A.C. Использование рапсового масла в качестве моторного топлива для дизелей// Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1997.-№ 5.-с.11- 14.
  75. В.М., Маслов Ю. Л., Имад М. Д. Присадки газообразных водо-росо- держащих продуктов как средство улучшения экол о го-экономических показателей дизелей// Двигатель-97: материалы меж-дунар. Н.-т. Конфер. М.: МГТУ, 1997. -с. 127- 128.
  76. JI.H. Промежуточные стадии неполного горения метана в кислороде// Химическая промышленность. -1965. -№ 4. -с.8- 13.
  77. В.М., Иванов P.A. Улучшение эколого-экономических показателей дизелей применением термохимическкой переработки части топлива, поступающего в цилиндры// Проблемы теории и пратики в инженерных исследованиях.-М.: Изд-во АСВ, 1998. -с. 199- 205.
  78. Д.Д. Способ работы двигателя внутреннего сгорания. // A.C. № 127 100 СССР, МКИ Г 02 В 43/08. Заявлено 19.05.81. Опубликовано 07.12.86.
  79. Шуров М. В Двигатели внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1940. -с. 212.
  80. Е.С. Физика горения газов. -М.: Наука, 1965. 237 с.
  81. В.М. Математическая обработка результатов исследования. М.:
  82. Физматиздат, 1958. -с.480.
  83. Apostolescu N.D., Vattew R.D., Sawyer R.F. Effekt of a barium-based fuel additive on particulate emmsions from disel engine// SAE preprint. -1977. -N 70 828. p/81−86/
  84. Д.Н. Смесобразование в двигателях дизеля. /Рабочие процессы ДВС и их агрегатов. -М.: Машгиз, 1946. -с.20- 34.
  85. Miller C.O. Diesel smoke suppressant improves engine performance. // Diesel and gaz turb. Progr. 1967. -V.33. -N 6. p. 54- 55.
  86. Newhall H. K. Kinetics of engine-generated nitrogen oxides and carbon monoxide / 12 th int. Symp. On Combustion. -1968. (The combustion Institute, Pittsburg), -p/ 131- 143/
  87. Reulein H., Reyl G. Abgasprobleme bei fahrzeung-dieselmotoren. // MTZ. -1972.-N12.-p. 33- 38.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!